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Aprendiendo Matemáticas y Fisica

26/7/2022

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Matemáticas

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Ciencia e Ingeniería de
Materiales

UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA
DE MÉXICO

POSGRADO EN CIENCIA E INGENIERIA DE MATERIALES

EVALUACIÓN ANTICORROSIVA DE MATERIALES
HÍBRIDOS PREPARADOS VÍA SOL-GEL

T E S I S
QUE PARA OBTENER EL GRADO DE
MAESTRO EN CIENCIA
E INGENIERÍA DE MATERIALES

P R E S E N T A

Q. MARÍA TERESA RAMÍREZ PALMA

Tutor:

Dra. Genoveva Hernández Padrón

México, D.F. 2010

UNAM – Dirección General de Bibliotecas
Tesis Digitales
Restricciones de uso

DERECHOS RESERVADOS ©
PROHIBIDA SU REPRODUCCIÓN TOTAL O PARCIAL

Todo el material contenido en esta tesis esta protegido por la Ley Federal
del Derecho de Autor (LFDA) de los Estados Unidos Mexicanos (México).
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mencionando el autor o autores. Cualquier uso distinto como el lucro,
reproducción, edición o modificación, será perseguido y sancionado por el
respectivo titular de los Derechos de Autor.

DEDICATORIAS

A DIOS, por brindarme la oportunidad de seguir en esta vida y cuidar siempre de mi familia.

A mi esposo Iván y a mis hijos Rubén y Dani, por su paciencia y apoyo para la realización de este
proyecto, sé que tuvieron que cambiar muchas cosas en sus vidas, LOS AMO MUCHO.

A mi Madre con mucho cariño por toda su ayuda, disponibilidad y amor, Gracias Mami, mucho de
lo que soy (lo bueno), es gracias a TI y a mi Padre por toda su confianza, ayuda, amor y por todos
su correos electrónicos alentadores Gracia Pa!!!. Los amo mucho.

A mis hermanos, Liz y Arturo, mis mejores amigos, quienes siempre me escuchan y apoyan, los
quiero mucho.

A mis suegros por su apoyo, gracias.

A mi tía Pilar, y a mi madrina Lilia a por sus consejos, ayuda y porque siempre aprendo de su
experiencia, Gracias por sus cuidados. A mis queridas tías y tíos: Mary, Ros, Lucha, Cuca,
Georgina, Paco y Demetrio. A quienes ya partieron y formaron parte de mi vida, Tía Meche† y
Padrino†, porque también ustedes contribuyeron a esto.

Gracias Mary, Noemí y Sra. Mary, por su apoyo y cuidados de mis peques.

A ti Eugin, gracias por tu valiosa amistad, eres una persona con mucha fuerza interior. Este
trabajo va dedicado a TI.

Cursar la maestría en Ciencia e Ingeniería de Materiales (PCeIM), fue una grata
experiencia, desde el primer día del curso propedéutico en el Instituto de Investigaciones en
Materiales, hasta ahora que culmino esta etapa.

Los desvelos y dificultades se desvanecen, cuando pienso que haber sido parte de este
posgrado me ha dejado plasmada una noble enseñanza.

Formar parte de los alumnos del Centro de Física Aplicada y Tecnología Avanzada
(CFATA), permitió desarrollarme profesionalmente, conocer excelentes investigadores y
admirables profesores.

GRACIAS UNAM, IIM, CFATA

“cuando una puerta se cierra...otras se abren”

AGRADECIMIENTOS

A la Universidad Nacional Autónoma de México, por todo el apoyo brindado para la
realización de este proyecto y por permitirme formar parte de la Máxima Casa de Estudios.

Al Centro de Física Aplicada y Tecnología Avanzada (CFATA) de la Universidad
Nacional Autónoma de México, por todo el apoyo académico, técnico y administrativo.

Al Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología (CONACYT), por el apoyo económico
brindado para la realización de la maestría.

Al Centro de Investigación y Desarrollo Tecnológico en Electroquímica (CIDETEQ)
por permitirme realizar la estancia de investigación y el apoyo en la caracterización
mecánica y evaluación electroquímica.

Al Centro de Química Sustentable (UAEM-UNAM), por el apoyo en los análisis de
RMN.

A mi tutora, la Dra. Genoveva Hernández Padrón, por sus enseñanzas, paciencia y
comprensión para la realización de este proyecto, así como su apoyo en los análisis de FT-
IR y FT-Raman.

A mi comité tutoral, el Dr. Miguel Apátiga Castro y al Dr. Alfredo Maciel Cerda por
sus valiosas aportaciones y revisiones de tesis. Gracias por su tiempo y dedicación a este
proyecto.

Al mi Jurado, Dra. Tessy María López Goerne, Dr. Víctor Castaño Meneses, Dr.
Fernando Rojas González, Dr. Fernando García Hernández y a la Dra. Genoveva
Hernández Padrón, por sus valiosas revisiones y comentarios.

Al M. en C. José Mojica Gómez, por su asesoría en mi estancia de investigación en el
CIDETEQ y el apoyo técnico en la caracterización mecánica y evaluación electroquímica.

Al I.Q.M. Jaime Gutiérrez Ramírez, por el apoyo técnico, paciencia, tiempo y consejos
en los ensayos de evaluación electroquímica de este trabajo.

Al Dr. Erick Cuevas Yáñez y al Dr. David Díaz Corona, por el apoyo técnico en los
análisis de resonancia magnética nuclear.

A la M. en I. Q. Alicia del Real López y Sr. Antonio Loaeza Herrera por el apoyo
técnico en microscopía electrónica de barrido.

A la Dra. Margarita García Garduño y a la M. en C. Jaqueline Cañetas Ortega por el
apoyo técnico en los análisis de microscopía electrónica de barrido.

Al I. Q. Miguel Ángel Canseco Martínez, por el apoyo técnico en los análisis
termogravimétricos.

A la T.S.U. María Elena Zúñiga Arcila, por la ayuda técnica en las pruebas de
caracterización mecánica y evaluación electroquímica.

Al Dr. Rafael Quintero Torres y a la Fís. Rosa Elena López Escalera por el apoyo
académico y administrativo durante la realización de la maestría.

A Paloma Adriana Calderón Barrera por el apoyo administrativo durante la realización
de la maestría.

A mis profesores de maestría por su paciencia, esmero y enseñanzas.

A la Q. Kamlin Ley Lee y al I. Q. Héctor Rafael Guagnelli Cuevas por sus consejos,
apoyo y su amistad.

Al personal administrativo y del taller del Centro de Física Aplicada y Tecnología
Avanzada, así como al personal de la biblioteca del campus Juriquilla, UNAM. Gracias por
todo su apoyo y disponibilidad.

A mis amigos y compañeros de la maestría, por su apoyo, consejos y palabras alentadoras.
En especial a Tere, Yoxkin, Rafa y Paco por su amistad y charlas interminables en el
comedor que siempre dejaban algo bueno que aprender.

A quienes formaron parte de mi formación profesional,

Gracias, éste es un eslabón más.

INDICE

INDICE DE FIGURAS
INDICE DE TABLAS
Pág.
ABREVIATURAS UTILIZADAS…………………………………………………............. i
RESUMEN….……………………………………………………………………………… ii
SUMMARY……………………………………………………………………….………... iv
JUSTIFICACIÓN…………………………………………………………………………... vi
ALCANCE…………………………………………………………………………............. viii

1. INTRODUCCIÓN………………………………………………………………………..

2. FUNDAMENTO TEÓRICO

2.1 RESINA EPÓXICA
2.1.1 Desarrollo histórico………………………………………………………….............. 3
2.1.2 Preparación de resinas epóxicas…………………………………………….............. 4
2.1.3 Usos de las resinas epóxicas………………………………………………................ 7
2.1.4 Resinas epóxicas modificadas……………………………………………….............. 7
2.2. MATERIALES HÍBRIDOS
2.2.1 Definición…………………………………………………………………...………... 8
2.2.2 Clasificación de los materiales híbridos……………………………………………... 9
2.3 PROCESO SOL-GEL
2.3.1 Inicios de la ciencia sol-gel…………………………………………………………... 12
2.3.2 Química del sol-gel…………………………………………………………………… 14
2.3.3 Ventajas y desventajas del proceso sol-gel…………………………………………… 16
2.3.2 El proceso sol-gel para la protección anticorrosiva de sustratos metálicos…………... 17
2.4 CORROSIÓN
2.4.1 Definición…………………………………………………………………………….. 19
2.4.2 Importancia de la corrosión…………………………………………………………... 202.4.3 Teoría de la corrosión electroquímica
2.4.3.1 Oxidación y reducción….…………………………………………………………... 21
2.4.3.2 Polarización………………………………………………………………………… 22
2.4.3.3 Velocidad de corrosión…………………………………………………………….. 22
2.4.4 Tipos de corrosión…………………………………………………………………… 24
2.4.5 Control de la corrosión………………………………………………………………. 34
2.4.6 Recubrimientos……………………………………………………………………... 35
2.4.6.1 Tipos de recubrimientos…………………………………………………………… 35

3. OBJETIVOS

3.1 Objetivo general…………………………………………………………………..…... 40
3.2 objetivos específicos……………...………………………………………………....... 40

4. HIPÓTESIS……………………………………………………………………………....

5. PARTE EXPERIMENTAL

5.1 Metodología…………………………………………………………………………….. 43
5.2 Síntesis de la resina epóxica……………………………………………………………. 43
5.3 Síntesis de la resina epóxica modificada…………………..…………………………… 44
5.4 Síntesis de los materiales híbridos……………………………………………………… 45
5.4.1 Síntesis de la resina epóxica-SiO2 (H1)…..................................................................... 45
5.4.2 Síntesis de la resina epóxica modificada-SiO2 (H2)………………………………….. 46
5.5 Caracterización por FT-IR……………………………………………………………… 47
5.6 Caracterización por FT-Raman………………………………………………………… 47
5.7Caracterización por RMN……………………………………………………………….. 47
5.8 Caracterización por MEB………………………………………………………………. 48
5.9 Caracterización por TGA.………………………………………………………………. 48
5.10 Limpieza y recubrimiento de las placas de acero al bajo carbón y cobre…………….. 48
5.10.1 Limpieza…………………………………………………………………………….. 49
5.10.2 Aplicación del recubrimiento……………………………………………………….. 49
5.11Medición del espesor del recubrimiento…………….………………………………… 49
5.12 Contenido de materia volátil y no volátil…………………………………………...... 50
5.13 Dureza………………………………………………………………………………… 51
5.14 Adhesión………………………………………………………………………………. 52
5.15 Abrasión……………………………………………………………………………….. 55
5.16 Intemperismo acelerado………………………………………………………………. 56
5.17 Resistencia a la polarización……………………………………………….................. 58

6. RESULTADOS Y DISCUSIÓN

6.1 Análisis por FT-IR……………………………………………………………………… 61
6.2 Análisis por FT-Raman...…………………………………………………..................... 67
6.3 Análisis por RMN…………………………………………………………..................... 70
6.4 Análisis por MEB…………………………………………………………..................... 79
6.5 Análisis por TGA……………………………………………………………………….. 85
6.6 Evaluación de los recubrimientos………………………………………………………. 86
6.6.1 Contenido de materia volátil y no volátil…………………………………………….. 86
6.6.2 Medición del espesor…………………………………………………………………. 87
6.6.3 Dureza………………………………………………………………………............... 87
6.6.4 Adhesión……………………………………………………………………............... 88
6.6.5 Abrasión………………………………………………………………………...……. 89
6.6.6 Intemperismo acelerado…………………………………………………………….... 90
6.6.7 Resistencia a la polarización………………………………………………………... 99
7. CONCLUSIONES……………………………………………………………………….

103

8. RECOMENDACIONES…………………………………………………………………

104

BIBLIOGRAFÍA……………………………………………………………………………

105

ANEXOS
ANEXO 1: Propiedades fisicoquímicas de los reactivos utilizados………………………... 112
ANEXO 2: Acero ………………………………………………………………………….. 117
ANEXO 3: Cobre…………………………………………………………………………... 120
INDICE DE FIGURAS

Figura

Pág.
1 Reacción entre el bisfenol A y la epiclorhidrina para la obtención del DGEBA…… 4
2 Mecanismo de reacción entre el bisfenol A y el hidróxido de sodio.………………… 5
3 Mecanismo de reacción entre la sal sódica de bisfenol A y la epiclorhidrina……… 6
4 Mecanismo de reacción entre la sal sódica de bisfenol A y epiclorhidrina para la
obtención del DGEBA…………………………………………………….…………..

6
5 Representación esquemática de los materiales híbridos clase I. En el cuadro (a), la
parte orgánica queda en la parte superior del material híbrido, en el cuadro inferior
(b) la parte inorgánica queda en la parte superior…………………………………… 10
6 Representación de los materiales híbridos clase II, en este caso los grupos
polimerizables orgánicos (A) se encuentran unidos a las nanopartículas inorgánicos..

11
7 Representación de los materiales híbridos clase II, en este caso, los grupos no
polimerizables orgánicos (B), se unen a la fase inorgánica……………......................

11
8 Representación esquemática de la reacción de hidrólisis en el proceso sol-gel……… 15
9 Representación esquemática de la reacción de condensación………………………... 15
10 Corrosión uniforme…………………………………………………………………… 24
11 Diferencia entre corrosión uniforme (A) y localizada (B)…………………………… 25
12 Corrosión galvánica o bimetálica…………………………………………………….. 26
13 Fase inicial (A) y final (B) de la corrosión por grietas……………………..……… 27
14 Corrosión por picaduras……………………………………………………………… 28
15 Corrosión intergranular……………………………………………………………… 30
16 Corrosión por lixiviación…………………………………………………………… 31
17 Corrosión por estrés………………………………………………………………… 33
18 Corrosión por fatiga………………………………………………………………… 33
19 Representación esquemática de la formación de enlaces covalentes entre un sustrato
Metálico y una película sol-gel base silicio…………………………………………...

38
20 Representación esquemática de la compatibilidad de diferentes sistemas de pinturas
con un recubrimiento híbrido sol-gel epoxi-funcionalizado…………………………

39
21 Representación esquemática de los cortes realizados a las placas de acero al bajo
carbón y cobre………………………………………………………………………. 53
22 Representación esquemática del trazo sobre una placa de cobre cubierta…………… 57
23 Diseño del dispositivo para la prueba de resistencia a la polarización……………… 58
24 Espectros de FT-IR de la resina epóxica, la resina epóxica funcionalizada y de los
híbridos H1 y H2 en un intervalo de 4000 a 500cm-1……………………………… 61
25 Espectros de FT-IR de la resina epóxica, la resina epóxica funcionalizada y de los
híbridos H1 y H2, en un intervalo de 2000 a 400cm-1……………………………….

62
26 Estructura molecular de la resina epóxica y su asignación de bandas de infrarrojo… 63
27 Estructura molecular de la resina epóxica funcionalizada con ácido abiético y su
asignación de bandas de infrarrojo……………….………………………………… 64
28 Estructura molecular del material híbrido 1 y su asignación de banda de infrarrojo… 65
29 Estructura molecular del material híbrido 2 y su asignación de bandas de infrarrojo.. 65
30 Estructura molecular del SiO2 y su asignación de bandas de infrarrojo………….….. 66
31 Espectro de Raman de la resina epóxica (RE)………………………………………... 68
32 Espectro de Raman de la resina epóxica funcionalizada (REF)……………………… 68
33 Espectro de Raman del material híbrido 1 (H1)……………………………………… 69
34 Espectro de Raman del material híbrido 2 (H2)……………………………………… 69
35 Espectro de Raman del SiO2………………………………………………………… 70
36 Espectro de RMN H1 de la resina epóxica (RE)……………………………………… 71
37 Espectro de RMN C13 de la resina epóxica (RE)...…………………………………… 72
38 Espectro de RMN H1 de la resina epóxica funcionalizada (REF)…….……………… 73
39 Espectro de RMN C13 para la resina epóxica funcionalizada (REF)………………… 74
40 Espectro de RMN H1 para el material híbrido 1 (H1), base seca en
tolueno…….……………............................................................................................ 76
41 Espectro de RMN C13 del material híbrido 1 (H1)…………………………………… 77
42 Espectro de RMN H1 para el material híbrido 2 (H2)……………………………… 78
43 Espectro de RMN C13 para el material híbrido 2 (H2)……………………………….. 79
44 Micrografías MEB de la resina epóxica (RE) y de la resina epóxica funcionalizada
(REF) a 1000X……………………………………………………………………….. 80
45 Micrografías MEB del material híbrido sintetizado a partir de la resina epóxica H1 y
de la resina epóxica funcionalizada (H2) a 2000X…………………………………...

80
46 Micrografías MEB de la (a) resina epóxica sobre las placas de acero al bajo carbón
a 100X y una ampliación a 2000X y (b) resina epóxica funcionalizada sobre las
placas de acero al bajo carbón a 100X y una ampliacióna 2000X…………………..

81
47 Micrografías MEB del (a) material híbrido 1 sobre las placas de acero al bajo
carbón a 100X y una ampliación a 2000X y (b) del material híbrido 2 sobre las
placas de acero al bajo carbón a 100X y una ampliación a 2000X……………….

82
48 Micrografías MEB de la (a) resina epóxica sobre las placas de cobre a 100X y una
ampliación a 2000X y (b) resina epóxica funcionalizada sobre las placas de acero al
bajo carbón a 100X y una ampliación a 2000X……………………………………….

83
49 Micrografías MEB del (a) material híbrido 1 sobre las placas de cobre a 100X y una
ampliación a 2000X y (b) del material híbrido 2 sobre las placas de cobre a 100X y
una ampliación a 2000X……………………………………………………………..

84
50 Análisis termogravimétrico (TGA) de los materiales: RE, REF, H1, H2 y
SiO2…………………………………………………………………………………… 85
51 Fotos digitales de las placas de acero al bajo carbón recubiertas con (a) resina
epóxica+agente curante, (b) con resina epóxica funcionalizada+agente curante, (c)
con el material híbrido 1 (H1) y (d) con el material híbrido 2 (H2) antes de ser
sometidas a la prueba de cámara de niebla salina…………………………………….

93
52 Fotos digitales de las placas de acero al bajo carbón cubiertas con (a) con resina
epóxica+agente curante, (b) resina epóxica funcionalizada+agente curante, (c) con el
material híbrido 1 (H1) y (d) con material híbrido 2 (H2) después de 24 h en cámara
de niebla salina……………………………………………………………………….

94
53 Fotos digitales de las placas de cobre cubiertas con (a) resina epóxica+agente
curante, (b) con resina epóxica funcionalizada+agente curante, (c) con el material
híbrido 1 (H1) y (d) con el material híbrido 2 (H2) antes de ser sometidas a la
prueba de cámara de niebla salina……………………………………………..……...

95
54 Fotos digitales de las placas de cobre cubiertas con (a) con resina epóxica+agente
curante, después de 72 h de ser sometidas a la cámara de niebla salina (b) resina
epóxica funcionalizada+agente curante después de 72 h de ser sometidas a la cámara
de niebla salina, (c) con el material híbrido 1 (H1) después de 120 h de ser
sometidas a la cámara de niebla salina y (d) con material híbrido 2 (H2) después de
120 h en cámara de niebla salina……………………………………………………...

96
55 Curvas de polarización en acero al bajo carbón……………………………………… 100
56 Curvas de polarización en cobre……………………………………………………… 102

INDICE DE TABLAS

Tabla

Pág.
1 Escala de dureza (ASTM D 3363-05)………………………………………………... 52
2 Clasificación de los resultados de adhesión (ASTM 3359-02)………………………. 54
3 Desprendimiento promedio representativo a partir del trazo (ASTM D 1645-05)…... 57
4 Resultados de la prueba de contenido de materia volátil y no volátil………………. 86
5 Resultados de las pruebas de dureza en placas de acero al bajo carbón y cobre…… 87
6 Resultados de las pruebas de adhesión de los recubrimientos en placas de acero al
bajo carbón y cobre…………………………………………………………………

88
7 Resultados de las pruebas del índice de desgaste de los recubrimientos en placas de
acero al bajo carbón…………………………………………………………………. 89
8 Resultados de las pruebas del índice de desgaste en placas de cobre……………… 90
9 Resultados de intemperismo acelerado en la cámara de niebla salina…..…………… 92
10 Resultados de la prueba de desprendimiento de los recubrimientos en placas de
acero al bajo carbón…………………………………………………………………

98
11 Resultados de la prueba de desprendimiento de los recubrimientos en placas de
cobre………………………………………………………………………….……… 98
12 Resultados de la prueba de resistencia a la polarización de los recubrimientos en
acero al bajo carbón…………………………………………………………………

99
13 Resultados de la prueba de resistencia a la polarización de los recubrimientos en
cobre……………......................................................................................................... 101

ABREVIATURAS UTILIZADAS

RE: Resina epóxica

REF: Resina epóxica funcionalizada

H1: Material híbrido de resina epóxica

H2: Material híbrido de resina epóxica funcionalizada

RMN: Resonancia magnética nuclear

FT-IR: Espectroscopia infrarrojo con transformada de Fourier

FT-Raman: Espectroscopia Raman con transformada de Fourier

MEB: Microscopía electrónica de barrido

TGA: Análisis termogravimétrico

CNS: Cámara de niebla salina

CP: Curvas de polarización

ASTM: Asociación Americana de Ensayo de Materiales (American Society of
Testing Materials)

RESUMEN

En el presente estudio se sintetizaron y caracterizaron dos materiales orgánicos y dos
materiales híbridos, los cuales fueron evaluados en dos substratos (acero al bajo carbón y
cobre). Los materiales orgánicos fueron, la resina epóxica (RE) y la resina epóxica
funcionalizada (REF) y los materiales híbridos fueron la resina epóxica-SiO2 (H1) y resina
epóxica funcionalizada-SiO2 (H2).

La caracterización espectroscópica de los materiales se llevó a cabo utilizando técnicas de
infrarrojo con transformada de Fourier, FT-Raman, resonancia magnética nuclear,
microscopía electrónica de barrido y análisis termogravimétrico, mediante esta
caracterización se determinó la estructura de las moléculas, grupos funcionales, la
modificación de la resina epóxica después de la funcionalización, la morfología y la
pérdida de peso a diferentes temperaturas. Por otra parte, también se determinó el contenido
de materia volátil y no volátil en todos los materiales evaluados.

La evaluación de la resistencia a la corrosión de estos materiales se determinó mediante las
pruebas mecánicas de abrasión, adhesión y dureza, así como con la prueba electroquímica
(resistencia a la polarización) e intemperismo acelerado (cámara de niebla salina).

Los recubrimientos se aplicaron por la técnica “brush painting”. Las resinas se curaron con
un agente endurecedor comercial HY956 de la casa Ciba-Geigy a 140°C por una hora,
después de haber sido aplicadas en los substratos. Los materiales híbridos fueron aplicados
directamente sobre los substratos y curaron a 140°C por 48 h. Después de sietes días de
haber aplicado los recubrimientos, se determinó el espesor de los mismos y posteriormente
se sometieron a las pruebas mecánicas, mediante las cuales, se determinó la dureza (gouge
y scratch) de los recubrimientos sobre los substratos, la adhesión de los recubrimientos
sobre los substratos, la pérdida de masa del recubrimiento al someterse a ciclos de desgaste
y el índice de desgate.

iii

Mediante la prueba de resistencia a la polarización se determinó la velocidad de corrosión
de los substratos recubiertos. Los substratos recubiertos con materiales híbridos mostraron
una velocidad de corrosión menor comparada al de las resinas epóxicas.

La prueba de cámara de niebla salina permitió conocer el tiempo en el cual los
recubrimientos habían presentado el primer signo de corrosión y determinar el grado de
desprendimiento del recubrimiento después de 96 h. Mediante esta técnica se corroboró que
los materiales híbridos presentaron mayor protección anticorrosiva que las resinas epóxicas.

El resultado más significativo de esta investigación recae en la prueba de adhesión. Se
encontró que los materiales híbridos no se desprendieron de los substratos de cobre y acero
al bajo carbón. Este resultado en particular, resulta de gran importancia ya que los
recubrimientos híbridos pueden utilizarse como adhesivos en trabajos posteriores y abrir
nuevos caminos de investigación.

SUMMARY

In the present study, two organic materials and two hybrid materials were synthesized and
characterized. Then, the materials were applied in two substrates (low carbon steel and
copper). Organic materials wereepoxy resin (ER) and epoxy functionalized (REF) and
hybrid materials were epoxy-SiO2 (H1) and epoxy-functionalized SiO2 (H2).

The spectroscopic characterization of materials was carried out using spectroscopic
techniques of Fourier transform infrared, FT-Raman, nuclear magnetic resonance, scanning
electron microscopy and thermogravimetric analysis. By this characterization was possible
to determine the structure of the molecules, functional groups, the modification of the
epoxy resin after the functionalization, the morphology and mass loss of the materials at
different temperatures. It was determined the non-volatile and volatile matter in all the
materials tested.

The corrosion evaluation of these materials was determined by mechanical tests of
abrasion, adhesion and hardness (Gouge and Scratch) as well as the electrochemical test
(polarization resistance) and accelerated weathering (salt spray chamber).

The coatings were applied by "brush painting". The resins were cured with a curing agent
(HY956 Ciba-Geigy) at 140 ° C for one hour after being applied on substrates. The hybrid
materials were applied directly to substrates and cured at 140 ° C for 48 h. After seven days
of being applied the coatings, it was determined the thickness of the coatings.

The coatings were evaluated by mechanical testing, through these tests, it was determined
the hardness (gouge and scratch) of the coatings on the substrates, the adhesion of the
coatings on the substrates, the mass loss of the coating when subjected to cycles of attrition
and the rate of wear.

The polarization resistance test allowed determining the corrosion rate of coated
substrates. The substrates coated with hybrid materials showed a lower corrosion rate
compared to that of epoxy resins.

The salt spray chamber test, allowed determining the time in which the coating had
presented the first sign of corrosion. The degree of detachment of the coating was
determinated after 96 h. This test confirmed than hybrid materials have higher corrosion
protection than the epoxy resins.

The most significant result of this investigation are shown in the adhesion test. It was found
that the hybrid materials are not detached from the substrates of copper and low carbon
steel. This result is important because the hybrid coatings could be used as adhesives in
future researches.

JUSTIFICACIÓN

El gran impacto económico de la corrosión es un tema muy importante. En Estados Unidos
el costo total anual es de aproximadamente 276 mil millones de dólares (3.1% del PIB de
ese país) (Orozco et al., 2007).

En México todavía no se ha hecho ningún estudio para estimar los gastos que representan
las pérdidas por corrosión. Pese a este desconocimiento, se pueden palpar los problemas
debidos a este fenómeno, por lo que es clara la necesidad de instrumentar medidas
pertinentes (Orozco et al., 2007).

La mayoría de los sistemas de protección de corrosión efectivos para los metales contienen
cromatos. El cromo hexavalente muestra una mejor resistencia a la corrosión debido a sus
propiedades fuertes para evitar la oxidación. Sin embargo, esta propiedad de oxidación
superior implica que el cromato sea enemigo del medio ambiente.

El contacto con la piel, inhalación e ingestión del Cr+6 causa daños en el organismo
humano. Las especies de cromo hexavalente son responsables del daño del ADN y del
cáncer, por la cual, se han vuelto más exigentes las regulaciones en el uso de este
compuesto (Zheludkevich et al., 2005).

En base a lo anterior, la propuesta de este proyecto ofrece una alternativa para sustituir los
recubrimientos derivados del cromo, mediante la preparación de materiales híbridos
derivados del proceso sol-gel. En los materiales híbridos, la unión de dos diferentes tipos de
polímeros orgánicos e inorgánicos combinan sus propiedades dando como resultados
materiales resistentes a la abrasión, corrosión, buena adhesión al sustrato metálico y
flexibilidad. Por otra parte, la tecnología sol-gel ofrece varias formas de preparar
recubrimientos con diferentes propiedades y permite la deposición de la película a
temperaturas cercanas al medio ambiente, en contraste con los procesos de los cerámicos.

vii

El objetivo de funcionalizar la resina epóxica es el mejorar sus propiedades adherentes al
substrato, ya que las resinas epóxicas son altamente utilizadas comercialmente por sus
características anticorrosivas y de adherencia. (Zheludkevich et al., 2005), (Rosero-Navarro
et al., 2009), (Zareba-Grodz et al., 2004),(Zheludkevich et al., 2006), (Zandi-zand et al.,
2005), (Kuan et al., 2007).

El principal objetivo de este trabajo fue el diseño de materiales que dieran mayor
resistencia anticorrosiva a los substratos: cobre y acero al bajo carbón. La excelente
adhesión de los recubrimientos, en especial de los materiales híbridos, fue primordial para
lograr este propósito.

viii

ALCANCE

En este proyecto se pretende caracterizar espectroscópica y mecánicamente, así como
evaluar electroquímicamente los recubrimientos sintetizados a partir de una resina epóxica,
una resina epóxica funcionalizada y dos materiales híbridos sintetizados mediante el
proceso sol-gel.

La visión general del proyecto contempla las siguientes metas:

Síntesis de la resina orgánica y su modificación con grupos funcionales apropiados.

Síntesis del material híbrido, con resina funcionalizada y sin funcionalizar, mediante
el proceso sol-gel.

Caracterización de los materiales híbridos y de las resinas orgánicas.

Pruebas de corrosión de las placas con recubrimiento.

Determinación del desempeño de los materiales preparados en su aplicación de
recubrimientos en superficies metálicas.

1. INTRODUCCIÓN

¿Qué es la corrosión? La palabra “corroer” se deriva del latín “corrodere”, que significa
“roer las piezas”. La corrosión de los metales es un proceso electroquímico, esto es, las
reacciones corrosivas del metal normalmente involucran reacciones químicas y un flujo de
electrones. Este proceso de corrosión implica la generación y transferencia del catión
metálico a la solución, la transferencia del oxígeno al cátodo metálico, la transferencia
electrónica del metal al oxígeno, el paso de los electrones del ánodo al cátodo y la difusión
de los iones en el electrolito (Orozco et al., 2007).

El costo del fenómeno de la corrosión ocurre en un amplio campo de ejemplos, que van
desde la corrosión de una gran estructura metálica colocada en un medio agresivo hasta los
implantes metálicos colocados en el cuerpo humano (Orozco et al., 2007). La corrosión es
de gran importancia en términos económicos debido a todas las medidas que se toman para
combatir la corrosión y las consecuencias que involucra (During, 1997). Existen diferentes
métodos primarios para el control y prevención de la corrosión, uno de los métodos más
prácticos son los recubrimientos anticorrosivos, los cuales pueden ser orgánicos,
inorgánicos o híbridos (Orozco et al., 2007).

Los recubrimientos orgánicos se aplican en forma líquida sobre una superficie y después de
secarse dan como resultado una capa sólida continua

(Alcántara, 1998). Los recubrimientos
orgánicos utilizados en este proyecto son las resinas epóxicas. Para que una resina epóxica
pueda ser utilizada como recubrimiento, ésta debe involucrar dos partes: la primera es la
resina epóxica; la segunda parte involucra el uso de un agente curante, el cual es el
responsable de conferirle la propiedad termofija. Las resinas epóxicas han sido
ampliamente utilizadas en diferentes aplicaciones, entre las cuales incluyen: estructuras
adhesivas, recubrimientos y como matriz polimérica. Las resinasepóxicas tienen un buen
balance entre las propiedades térmicas y mecánicas, así como una buena resistencia
química, lo cual ha contribuido a su extensa aplicación (Sánchez-Soto et al., 2007), también

se encuentran en varios rubros como: aeronaves y aeroespacial, en la rama automotriz, de la
construcción, eléctrica y electrónica, alimentos, marina y textil (Pascu et al., 2008).

Los recubrimientos híbridos, los cuales se componen de una parte orgánica y de una parte
inorgánica, aún se encuentran en estudio, debido a que poseen buena resistencia a la
corrosión, son químicamente inertes, tienen excelente adhesión a los metales y alta
flexibilidad, además de ser muy durables. (Zareba-Grodz et al., 2004). Los recubrimientos
híbridos combinan propiedades de la parte orgánica e inorgánica, los componentes
inorgánicos contribuyen al incremento de la resistencia a los rayones, durabilidad y
adhesión al sustrato metálico. El componente orgánico incrementa la flexibilidad y la
densidad. En los recubrimientos utilizados en este proyecto derivados del proceso sol-gel la
parte orgánica la compone una resina epóxica y una resina epóxica modificada con ácido
abiético; la parte inorgánica está compuesta por silicio, el cual es integrado al material
híbrido por medio del proceso sol-gel.

Con el propósito de determinar las características de cualquier material, es importante
realizar la caracterización que permita conocer sus propiedades, a fin de conducirlo a una
correcta aplicación. En el presente trabajo se realizaron diferentes caracterizaciones
espectroscópicas del material mediante el uso de las técnicas de infrarrojo con transformada
de Fourier, FT-Raman, resonancia magnética nuclear, microscopía electrónica de barrido y
análisis termogravimétrico.

A fin de evaluar los recubrimientos, se llevaron a cabo diferentes pruebas, tanto de
caracterización mecánica como de evaluación electroquímica. La técnica de evaluación
electroquímica utilizada fue la resistencia a la polarización. La prueba de evaluación de
intemperismo acelerado fue la cámara de niebla salina. Para determinar las características
mecánicas de los recubrimientos, éstos se sometieron a diferentes pruebas de dureza (gouge
y scratch), adhesión y abrasión.

2. FUNDAMENTO TEÓRICO
2.1. RESINA EPÓXICA

2.1.1. Desarrollo histórico
La resina epóxica comúnmente utilizada se basa en el diglicidil éter de bisfenol A
(DGEBA) (Escola et al., 2005), cuya síntesis fue patentada por Pierre Castan en los años
30s. Sin embargo, las resinas epóxicas fueron ofrecidas comercialmente en 1946 y ahora
son utilizadas en una gran variedad de industrias (Ponce, 2007).

Las posibilidades comerciales para las resinas epóxicas fueron primero reconocidas por
DeTrey Freres en Suiza y por DeVoe y Reynolds en los Estado Unidos. DeTrey Freres
produjo una resina epóxica basada en bisfenol A de baja fundición que daba una
composición termofija con anhídrido ftálico. Durante 1939, una resina de peso molecular
alto fue producida en los Estados Unidos con bisfenol A y epiclorhidrina. Después de la
segunda guerra mundial, Devoe y Reynolds patentaron una serie de resinas epóxicas entre
las cuales se incluían a las resinas ésteres de resinas. En los años 40s dos compañías de
Estados Unidos, Shell Chemical Company y Union Carbide Corporation al mismo tiempo
iniciaron investigaciones sobre resinas epóxicas basadas en bisfenol A. En 1955, la Dow
Chemical Company y Reichhold Incorporate se unieron a la patente común y empezaron a
comercializar resinas epóxicas (Domínguez, 2001).

En los años 60s, CIBA Products comercializó y manufacturó resinas o-cresol novolac de
glicidilos, que fueron desarrollados por Koppers Co. como polímeros resistentes a altas
temperaturas. Dow ofreció resinas fenol novolac de glicidilos. Shell introdujo éteres de
poliglicidilo de fenol tetrafuncional y Union Carbide desarrolló una resina de p-aminofenol
de triglicidilo. La epoxidación de ácido peracético de olefinas fue desarrollado en los años
60s por Union Carbide en los Estados Unidos y por CIBA AG en Europa para estructuras
cicloalifáticas. FMC Corporation desarrolló una resina epóxica basada en la epoxidación de
ácido peracético de polibutadieno de bajo peso molecular, pero los productos fueron
descontinuados en 1965 (Domínguez, 2001).

CHO
CH3
CH3
OH +
BISFENOL A EPICLORHIDRINA
H2C C
O
C
H
H
Cl
H2
NaOH
CO
CH3
CH3
O CH2 CH CH2CH2CHH2C
O O
DGEBA
En los años 70s, Shell Chemical Company, introdujo resinas de glicidilo de bisfenol A
hidrogenado, pero su comercialización fue limitada (Domínguez, 2001).

2.1.2. Preparación de resinas Epóxicas
Químicamente hay dos procedimientos para la preparación de las resinas epóxicas, uno de
ellos consiste en epoxidar una doble ligadura. El otro, es introducir el grupo epóxico
indirectamente haciendo reaccionar dos moléculas, teniendo una de ellas esa unión epóxica.
La resinas epóxicas usadas hasta ahora se basan en éste último proceso e incluyen la
interacción del Bisfenol A con la epiclorhidrina en presencia de un álcali (Ponce, 2007).

Las resinas epóxicas líquidas de bajo peso molecular se preparan haciendo reaccionar el
Bisfenol A con epiclorhidrina en presencia de un álcali, para dar como resultado el
diglicidil éster de bisfenol A (DGEBA) (Ponce, 2007). La resina epóxica tiene la siguiente
estructura:

Fig. 1 Reacción entre el bisfenol A y la epiclorhidrina para la obtención del DGEBA (Domínguez,
2001).

OH C
CH3
CH3
O Na
O C
CH3
CH3
O NaNa
En el primer paso de la reacción, el NaOH reacciona con el bisfenol A, para dar la sal
sódica de bisfenol A. La sal tiene un oxígeno con tres pares de electrones sin compartir, por
lo tanto comparte sus electrones con el átomo de hidrógeno unido al oxígeno del bisfenol A
(Ponce, 2007). Fig. 2

Fig. 2 Mecanismo de reacción entre el bisfenol A y el hidróxido de sodio (Domínguez, 2001).

CO
CH3
CH3
O CH2 CH CH2CH2CHH2C
O O
DGEBA
La epiclorhidrina más cercana, encuentra un átomo de carbono que podría usar algunos
electrones. Ese átomo es el carbono vecino al cloro. Se supone que debería ser el cloro el
que compartiera un par de electrones con ese carbono, pero siendo tan electronegativo
como es, el cloro tiende a acaparar ese par (Ponce, 2007). Fig. 3

Fig. 3 Mecanismo de reacción entre la sal sódica de bisfenol A y la epiclorhidrina (Domínguez,
2001)

El oxígeno, dona un par de sus electrones al carbono. Como el carbono sólo puede
compartir cuatro pares de electrones por vez, toma el par del oxígeno, otro par deberá irse,
por lo que se deshace del par que compartía con el cloro y libera a éste en forma de anión
para unirse al sodio que se encuentra en forma catiónica (Ponce, 2007). Fig. 4

Fig. 4 Mecanismo de reacción entre la sal sódica de bisfenol A y la epliclorhidrina para la
obtención del DGBA (Domínguez, 2001).

2.1.3. Usos de las resinas epóxicas
Las resinas epóxicas son consideradas una de las más importantes clases de polímeros
termofijos. Este tipo de resinas han sido utilizadas en varios aplicaciones como
recubrimientos, adhesivos de alto rendimiento, matrices de compositos, películas de barrera
en el empaque de alimentos, resinas matrices en composiciones de fibra reforzada, entre
otros, debido a que son fáciles de manejar y procesar (Ghaemy et al,. 2006; Liu et al.,
2008). Una vez curadas, las resinas epóxicas se caracterizan por tener alta resistencia
química y a la corrosión, así como buenas propiedades mecánicas y térmicas (Wang et al,
2009).

2.1.4. Resinas epóxicas modificadas
Muchas aplicaciones requieren mejorar algunas de las propiedades de las resinas epóxicas.Con el fin de modificar estas propiedades, se han realizado investigaciones para
incrementar la dureza de las resinas epóxicas mediante la introducción de partículas
inorgánicas rígidas. (Sánchez-Soto et al., 2007). Otra forma de modificar a las resinas
epóxicas es el embeber partículas inorgánicas de tamaño nanométrico para la fabricación de
resinas resistentes al empañado y rayado (Chen et al., 2009). En otros trabajos, se
introdujeron materiales termoplásticos como modificadores de las propiedades térmicas y
mecánicas (Gahemy and Hassanpour-Shahriari, 2008). La modificación por materiales
elastoméricos también son frecuentemente utilizados para mejorar las propiedades de las
redes epóxicas (Thomas et al., 2007). La epoxidación de resinas novolac fenólica y novolac
cresol es también una forma de modificar a las resinas epóxicas y proveer una
funcionalización mayor para una mejor adhesión y resistencia química (Shukla, 2006).

Las propiedades de la resina curada o modificada no sólo depende de la naturaleza de la
estructura química de la resina inicial sino también de la estructura molecular de los agentes
modificadores y de curado y de la estructura final de la resina epóxica (Xu et al., 2007).

Se han publicado muchos trabajos sobre los estudios de mecanismos de reacción y curado
de resinas epóxicas modificadas con el fin de mejorar las propiedades de las resinas

epóxicas de acuerdo a las características que se deseen obtener del material. Entre estos
trabajos se puede citar el uso de varios agentes curantes tales como: nanotubos de carbono
(Wang et al., 2009), cristales líquidos (Gao et al., 2008), aminas aromáticas (Ghaemy et al.,
2006; Gahemy and Hassanpour-Shahriari, 2008), zeolitas (Erdogan, et al., 2008) y ácidos
carboxílicos (Pascu et al., 2008).

El conocimiento y entendimiento del mecanismo de reacción y cinética de las resinas
epóxicas modificadas son esenciales para conocer y asignar las relaciones estructura-
propiedades y para establecer el uso de los materiales (Thomas et al., 2007; Ghaemy et al.,
2007).

2.2. MATERIALES HÍBRIDOS

2.2.1. Definición

Los materiales híbridos orgánicos-inorgánicos no son simplemente mezclas físicas. Los
híbridos son sistemas homogéneos, derivados de monómeros y componentes orgánicos e
inorgánicos miscibles o bien sistemas heterogéneos (nanocompositos) donde al menos uno
de los componentes domina, tendiendo un intervalo de dimensiones de algunos Ǻ a varios
nanómetros. Las propiedades de estos materiales no sólo dependen de la suma de las
contribuciones individuales de ambas fases, sino también de las interfaces internas entre los
sistemas involucrados (Sanchez et al., 2005).

(Zou, 2008) hace una aclaración sobre los términos “híbrido y “nanocompositos”, debido a
que existen algunas ambigüedades para identificar si los materiales caen dentro de los
materiales “nanocompositos” o no. La definición más utilizada de un material híbrido es un
material que incluye dos mitades mezcladas a escala molecular. Comúnmente el término
híbrido ese utiliza cuando las unidades orgánicas se forman in situ por el proceso sol-gel.
Mientras que el uso de la palabra “nanocomposito” implica que los materiales consisten de
varias fases con diferentes composiciones y al menos una fase matriz (Zou et al., 2008).

2.2.2. Clasificación de los materiales híbridos

La clasificación de los materiales híbridos derivados de sol-gel depende de la naturaleza de
las interfaces entre las fases orgánicas e inorgánicas (Zheludkevich et al., 2005).

El grado de organización y las propiedades relativas de los materiales híbridos orgánicos-
inorgánicos ciertamente dependen de la naturaleza química de sus componentes, pero
también recae en su sinergia. Así, un punto clave para el diseño de los híbridos es
modificar su naturaleza, el alcance y la accesibilidad de las fases internas. De este modo, se
propone una clasificación simple basada en la naturaleza de los enlaces e interacciones
entre los componentes orgánicos e inorgánicos. La clase I corresponde a sistemas donde
ambas fases intercambian sólo interacciones débiles, tales como las fuerzas de Van der
Waals, enlaces por puentes de hidrógeno y fuerzas electrostáticas. En los materiales de la
clase II, los componentes orgánicos e inorgánicos están unidos por enlaces químicos fuertes
tales como los enlaces covalentes ó iónicos-covalentes (Mammeri et al., 2005).

Los materiales clase I se obtienen normalmente por el simple mezclado en un solvente
común del precursor mineral previo a la hidrólisis con moléculas orgánicas o
macromoléculas. Los alcóxidos de silicio, titanio o zirconio pueden mezclarse con varios
polímeros disueltos en un solvente común que guía a la formación in situ de minerales de
relleno. Los materiales de la clase I pueden obtenerse por la formación simultánea de dos
componentes, que generalmente forman redes de alta interpenetración (Mammeri et al.,
2005).

Fig. 5 Representación esquemática de los materiales híbridos clase I. En el cuadro (a), la parte
orgánica queda en la parte superior del material híbrido, en el cuadro inferior (b) la parte
inorgánica queda en la parte superior (Zheludkevich et al., 2005).

En los materiales clase II se requiere la formación de enlaces químicos fuertes así como de
precursores heterofuncionales con la fórmula general R’M(OR)n-1. Los grupos OR se
hidrolizan para formar la estructura inorgánica y R’ representa a los grupos orgánicos, los
cuales se unen al metal (M), de forma que no se eliminan después de la hidrólisis. Este
enlace puede ser M-C (C, es el carbono de los grupos orgánicos) cuando la
electronegatividad del metal lo permite, por ejemplo silicio y estaño. La alta ionicidad del
enlace M-C cuando M es menos electronegativo (metales de transición) lo hace muy
sensible a la hidrólisis y a los ataques nucleofílicos. Por lo tanto, la ruta que se utiliza para
funcionalizar a los precursores de metales de transición con los enlaces M-C no puede
utilizarse. Se han propuesto diferentes estrategias para superar este problema, incluyendo la
funcionalización por grupos complejos o la formación de enlaces estables M-O-Si-R,
conocidos como oxo-polímeros (Mammeri et al., 2005).

Loa grupos R’ pueden no tener funciones peculiares, ellos actúan como un modificador de
la red inorgánica. No obstante, estos grupos tienen una mayor importancia para la cinética
de las reacciones de hidrólisis-condensación. Ellos pueden guiar a propiedades especiales
como hidrofobicidad o plasticidad al producto final. R’ también puede tener una función
a
b

activa, lo cual confiere a los materiales propiedades peculiares, tales como cromóforos para
aplicaciones ópticas (Mammeri et al., 2005).
R’ puede tener una función polimerizable que permite la construcción de un polímero
orgánico conjuntamente al oxo-polimero. En este caso, R’ actúa como un formador de red.
La gran mayoría de este tipo de trabajos han sido llevados a cabo con silicio combinado con
polidimetilsiloxano, poli(metil)acrilato, epoxi, poliimidas y tiofeno, así como con el pirrol
para nanocompositos conductores polímero-dióxido de silicio (Mammeri et al., 2005).

Fig. 6 Representación de los materiales híbridos clase II, en este caso, los grupos polimerizables
orgánicos (A) se encuentran unidos a las nanopartículas inorgánicas (MO)n (Zheludkevich
et al., 2005).

Fig. 7 Representación de los materiales híbridos clase II, en este caso, los grupos no polimerizables
orgánicos (B), se unen a la fase inorgánica (Zheludkevich et al., 2005).

2.3. PROCESO SOL-GEL
2.3.1. Inicios de la ciencia sol-gel
Muchas de las tecnologías tempranas se perdieron en los Tiempos Oscurosdespués de la
caída del Imperio Romano y probablemente, el siguiente desarrollo significativo fue el
descubrimiento del “vaso de agua” por Von Helmont en 1644, quien disolvió materiales de
silicato (piedras, arena, cuarzo) en álcali y encontró que acidificando se obtenía un
precipitado de sílice igual en peso que los materiales de sílice originales. En 1779,
Bergman, reportó que si se utilizaba una cantidad correcta de ácido diluido, la mezcla
gelaba. Este tipo de preparación de gel de sílice guió a una serie de remarcadas aplicaciones
a la actual química sol-gel (Wright and Sommerdijk, 2001).

En 1832 Berthier utilizó una mezcla cúprica y sales de zirconio tratadas con amoniaco y
posteriormente las calentó para producir un zirconato de cobre verde. En 1842, Ebelmen;
reportó la síntesis del óxido de uranio por medio del calentamiento de hidróxido y en 1892
Von Chroustchoff calentó mezclas de geles de hidróxido de zirconio, silicio y alúmina, en
un tubo sellado para obtener zirconopirofilita (Wright and Sommerdijk, 2001).

Las propiedades físicas de los coloides estuvieron bajo un intenso estudio por
investigadores tales como: Becquerel, Faraday, Tyndall, Graham y Schulze; y en 1846
Ebelmen preparó los primeros alcóxidos mediante la reacción entre tetracloruro de silicio y
alcohol, observando el producto gelado sobre una exposición prolongada a atmósferas con
humedad relativa (Wright and Sommerdijk, 2001).

En 1876, Troost y Hautefeuille hicieron derivados hidrolizados de silicio y alcóxidos. En
1884 Grimaux hidrolizó tetrametoxisilano para preparar soles de ácido silícico e hizo
coloides de óxido de hierro a partir de alcóxidos de hierro. Sin embargo, para los siguientes
50 años, estos desarrollos tuvieron poco impacto científico para el desarrollo del campo de
los materiales de sol-gel. En 1923 W.A. Patrick, se convirtió en pionero en el campo de los
desecantes de sol-gel, catálisis y materiales absorbentes (Wright and Sommerdijk, 2001).

En 1930, Geffcen y Berger de la compañía Shott, establecieron la forma de lograr un
proceso de sol-gel para realizar capas de óxido sobre vidrios industriales utilizando
combinaciones de precursores. Después D. Roy y R. Roy propusieron un método de
preparación para fundidos más homogéneos y vidrios que usan un proceso de sol-gel. En la
década de los 60´s, H. Schroeder depositó recubrimientos transparentes sobre superficies de
vidrios con el fin de corregir el índice de refracción utilizando butóxido de titanio. Al
mismo tiempo, Dislich sintetizó vidrios de borosilicato por medio de baños de
calentamiento de polvos de óxido obtenidos por medio de un proceso sol-gel a baja
temperatura. Los resultados obtenidos motivaron a investigaciones sistemáticas realizadas
por varios equipos de investigación y contribuyeron al desarrollo y a la popularización de la
tecnología de sol-gel dentro de un corto periodo de tiempo (Dimitirev et al., 2008).

De acuerdo con Dislich, el número de publicaciones de los 80´s del siglo XX, muestra un
crecimiento exponencial sustentable. La primera conferencia internacional sobre Vidrios y
Vidrios Cerámicos obtenidos de Geles se realizó en Padova, Italia (1981). Este significativo
evento marca el desarrollo actual de la ciencia del sol-gel. Las publicaciones oportunas de
las conferencias internacionales de materiales son la principal fuente de nueva tecnología y
el conocimiento básico y un estímulo para extender los estudios en varias direcciones
(Dimitirev et al., 2008).

En México, uno de los pioneros en este campo fue el Dr. Antonio Campero Celis, quién
empezó formando un grupo de investigación en la ciencia sol-gel, en los años ochenta. En
paralelo, otros investigadores consolidados como el Dr. Ricardo Gómez y el Dr. Pedro
Bosch, aplicaron tanto en la química, como en los campos de biología y física, el proceso
sol-gel. De esta manera se fueron integrando y extendiendo los primeros grupos de jóvenes
investigadores entre los que destacan la Dra. Tessy López Goerne, el Dr. Víctor M.
Castaño Meneses, el Dr. Fernando Rojas González, el Dr. Bokhimi, el Dr. Jesús González,
el Dr. Rubén Arroyo, el Dr. Rogelio Rodríguez, el Dr. Juan Méndez Vivar, la Dra. Leticia
Lomas entre otros (Ramírez-Palma, et al., en prensa).

2.3.2. Química del proceso sol-gel
Inicialmente el proceso sol-gel producía sólidos, vidrios, fibras ópticas, objetos grandes
como espejos o lentes formados con precisión a baja temperatura, siendo esto su mayor
ventaja comparado con los métodos de obtención tradicionales. El proceso sol-gel se
clasifica dentro de los llamados procedimientos suaves de síntesis de materiales, muchas
veces con base de óxidos metálicos. Con el tiempo este proceso ha ido mejorando y
reorientado para obtener diversos materiales con tamaño de partícula hasta del orden de
nanómetros, los cuales presentan un gran potencial tecnológico (De León, 2008).

El proceso sol-gel consiste en la formación de redes compuestas por elementos inorgánicos,
obtenidos por medio de una reacción química, que inicia a partir de una solución
homogénea de un alcóxido de metal (Al, Si, Zr, Ti, Ce), alcohol, agua, y un ácido o una
base mezclados a presión atmosférica y en el intervalo de temperatura de 10 a 100 ºC
(Hernández, 2000).

Existen tres métodos para hacer materiales amorfos y policristalinos a partir del proceso
sol-gel: el método 1, comprende la gelación de una solución de polvos coloidales; el
método 2, la hidrólisis y policondensación de los precursores de alcóxido o nitrato seguido
por un secado hipercrítico de los geles; el método 3, es la hidrólisis y policondensación de
precursores alcóxidos seguidos del envejecimiento y secado bajo condiciones atmosféricas
(Hench, 2002).

Los soles son dispersiones de partículas coloidales en un líquido. Los coloides son
partículas sólidas con diámetros de 1 a 100nm. Un gel es una red rígida inteconectada con
poros de dimensiones submicrométricas y cadenas poliméricas cuya longitud promedio es
mayor que un micrómetro. El término gel abarca una diversidad de combinaciones de
sustancias que pueden clasificarse en cuatro categorías de acuerdo a Flory: (1) estructuras
laminares bien ordenadas, (2) redes poliméricas covalentes, completamente desordenadas,
(3) redes de polímeros formados a través de agregaciones físicas, predominadamente

desordenadas, (4) estructuras particularmente desordenadas (Hench, 1990). A continuación
se muestran las reacciones principales que se llevan a cabo en el proceso sol-gel.

1. La hidrólisis del alcóxido de metal es el reemplazo de grupos alcoxi por grupos
hidroxi:

Fig. 8 Representación esquemática de la reacción de hidrólisis en el proceso sol-gel (Hench, et al.,
1990).

2. En la condensación se elimina agua y alcohol y se producen uniones Si-O-Si, como
se muestra a continuación:

Fig. 9 Representación esquemática de la reacción de condensación (Hench et al., 1990).

Las reacciones de hidrólisis y condensación ocurren casi simultáneamente, pero
generalmente no se llega a la formación de ácido ortosilísico, Si(OH)4. Las constantes de
velocidad de cada reacción dependen del catalizador y de su concentración, de la naturaleza
del ligando en el silicio (OR, OH), del número de estos ligandos en el silicio y de la
temperatura (Hench, 1990).

Una de las variables que más afectan la estructura del producto es el catalizador, ya que al
utilizar un catalizador ácido se obtiene una red de cadenas fibrosas de sílice interconectadas
dentro de un gel relativamente uniforme, mientras que con un catalizador básico, se obtiene
un material muy poroso (Hernández P., 2000).

2.3.3. Ventajas y desventajas del proceso Sol-Gel
Las ventajas que pueden obtenerse del proceso sol-gel para lasíntesis de materiales es la
gran variedad de estructuras que determinan diferentes y múltiples aplicaciones. Estos
materiales preparados “a la medida” se obtienen del procesamiento de soluciones a baja
temperatura con alta pureza. Estos materiales son solicitados “a la carta” y destinados a
tener ciertas aplicaciones, precisamente por la facilidad que se tiene en el control de la
composición química desde el inicio de las reacciones y que deriva en una estructura física
determinada. Este control de síntesis lleva a establecer la estructura de poro y espesor de
pared de poro; por lo que se pueden predeterminar las aplicaciones a las que someterá el
producto final como lo es por ejemplo: preparación de películas delgadas y recubrimientos,
polvos nanocristalinos, compuestos inorgánicos/orgánicos versátiles y materiales ópticos de
alta calidad, entre otras.

Esta importante peculiaridad de la tecnología de sol-gel, de controlar el mecanismo y
cinética de las reacciones químicas producidas que permiten el diseño de estructuras y fases
que acompañan el desarrollo de este proceso bien definido, puede monitorearse por
diferentes técnicas físicas experimentales (Dimitirev et al., 2008).

De las ventajas más importantes es que los precursores como los alcóxidos son
frecuentemente volátiles y fácilmente de purificar (Uhlmann et al., 1997).

El proceso sol- gel también presenta ciertas desventajas por ejemplo, a pesar de que su
proceso es a bajas temperaturas, el costo del proceso es alto ya que los precursores son
caros y de limitada escala de producción. El tiempo de consumo es largo y requiere cuidado
y control del secado. Estas significativas limitaciones hacen énfasis en la necesidad de
optimizar los materiales sol-gel, explotar todas sus ventajas al máximo y aprovechar sus
propiedades al máximo en diferentes aplicaciones (Zarzycki, 1997; Wright and
Sommerdijk, 2001).

2.3.4. El proceso sol-gel para la protección anticorrosiva de sustratos
metálicos.
La tecnología sol-gel ofrece varias formas de preparar recubrimientos funcionales con
diferentes propiedades. Los recubrimientos derivados del sol-gel pueden prepararse
mediante procedimientos hidrolíticos y no-hidrolíticos en medios orgánicos o acuosos. La
preparación de dichos materiales pueden controlarse variando parámetros que influyan en
el proceso y darle propiedades diferentes al recubrimiento final. El procedimiento sol-gel
es un método que permite la deposición de una película delgada de óxido a temperaturas
cercanas al medio ambiente en contraste con los métodos tradicionales cerámicos. El
proceso sol-gel tiene un excelente potencial para ser utilizado en la preparación de
recubrimientos inorgánicos u orgánicamente modificados. El proceso sol-gel, como se
mencionó anteriormente, se basa principalmente en reacciones de hidrólisis y condensación
de metales alcóxidos (M(OR)n). Los materiales de óxido resultantes presentan estructuras
que varían en el intervalo de soles de nanopartículas a geles de polímeros continuos
dependiendo de la velocidad de cada una de estas reacciones y los subsecuentes pasos de
secado. El estricto control de los parámetros en las reacciones del proceso sol-gel guían al
diseño de nuevos materiales avanzados con propiedades interesantes para muchas
aplicaciones. Se pueden obtener fácilmente materiales con diferentes composiciones en

forma de vidrios, fibras, polvos de cerámica y películas delgadas. La incorporación de un
componente orgánico abre una gran gama de posibilidades para funcionalizar un material.
La adición de moléculas cromóforas o grupos luminiscentes guía a la formación de grupos
híbridos con propiedades ópticas avanzadas (Zheludkevich et al, 2005).

El proceso sol-gel permite la deposición de materiales tales como los híbridos orgánicos-
inorgánicos a partir de una solución cercana a la temperatura ambiente. Por tal motivo esta
técnica se ajusta perfectamente para recubrimientos poliméricos, los cuales normalmente
tiene una estabilidad térmica limitada (Mackenzie and Bescher, 2003). La incorporación de
átomos inorgánicos mediante el proceso sol-gel mejoran la resistencia térmica de las resinas
epóxicas. La estructura del silicio es estable a la oxidación, aunque es susceptible a algunos
reacomodos a elevadas temperaturas. Las propiedades típicas del enlace Si-O son:
estabilidad térmica debida a la excelente fuerza Si-O-Si y buena solidez del enlace Si-C
(Mathivanan and Radhakrishna, 1997).

Las películas y recubrimientos obtenidos mediante el proceso sol-gel ofrecen una buena
adhesión entre el metal y el recubrimiento, esta alta adhesión entre el recubrimiento
derivado del proceso sol-gel y el sustrato se debe a la formación de enlaces covalentes Si-
O-Me. Esto origina una corrosión estable metal/recubrimiento sol-gel (Zheludkevich et al,
2005).

Las películas o recubrimientos obtenidos a partir del proceso sol-gel muestran un gran
potencial como sustitutos del cromo (Zheludkevich et al, 2005).

2.4 CORROSION
2.4.1. Definición
La corrosión es la reacción química o electroquímica entre un material, normalmente un
metal y su medio ambiente, que produce un deterioro del material o de sus propiedades
(During, 1997).

El término “herrumbe”, “aherrumbado” u “oxidación” se aplica a la corrosión del hierro y
de las aleaciones en las que éste es el metal base (Uhling, 1979).

Existen dos formas básicas de corrosión:
1) La corrosión electroquímica o corrosión húmeda.
2) El ataque químico o corrosión seca.

La corrosión electroquímica resulta de la reacción entre una superficie del metal y un medio
ambiente conductor de iones. Este tipo de corrosión puede ocurrir si el metal se encuentra
en contacto con un electrolito para el transporte de corriente eléctrica. En la mayoría de los
casos, la corrosión electroquímica ocurre en ambientes acuosos tales como la humedad
atmosférica, la lluvia, el suelo húmedo, así como en ambientes creados por el hombre tales
como el calentador de agua, el enfriador de agua, soluciones químicas, etc.

La corrosión también es posible bajo condiciones secas, principalmente a altas temperaturas
en ambientes gaseosos, fundiciones, metales líquidos. Las reacciones de la corrosión seca
son las reacciones químicas directas entre un metal y el medio. La corrosión en gases
calientes se refiere como corrosión a alta temperatura. Aunque el medio ambiente no es
conductivo, esta forma de corrosión puede verse como una corrosión electroquímica, en la
cual los procesos iónicos se restringen a la superficie del metal y a las capas, productos de
la corrosión. En la corrosión de sales fundidas, los mecanismos de deterioro son más
variados que en la corrosión acuosa. La corrosión líquido-metal difiere fundamentalmente
de las corrosiones acuosas y de fundido en que el medio esta en un estado no-ionizado
(During, 1997).

2.4.2. Importancia de la corrosión
En primer lugar figura el aspecto económico que comprende la reducción de las pérdidas
del material que se produce por el desgaste progresivo o rotura repentina de tuberías,
recipientes, componentes metálicos de máquinas, cascos de buques, estructuras marinas,
etc. En segundo término hay que considerar la conservación de los recursos naturales,
aplicada en principio a los metales, cuya reserva mundial es limitada y cuyo consumo
incluye las correspondientes pérdidas de reservas de energía y agua que acompaña a la
producción y montaje de las estructuras metálicas, así como el ahorro de potencial humano
que se emplea en diseñar y reconstruir los equipos metálicos corroídos (Orozco et al.,
2007).

Las pérdidas económicas se dividen en dos: 1) pérdidas directas y 2) pérdidas indirectas.

Las pérdidas directas se refieren a los costos de reponer estructuras ymaquinaria corroída,
o sus partes o componentes tales como tubos condensadores, silenciadores, tubos de escape,
conductos y tuberías, tejados metálicos, etc. la reposición anual de varios millones de
depósitos domésticos para agua caliente debido a fallos por corrosión, constituyen pérdidas
directas de gran importancia. Las pérdidas directas incluyen el costo extra debido al empleo
de aleaciones y metales resistentes a la corrosión en aplicaciones donde el acero al carbono
cumpliría las exigencias mecánicas, pero no sería utilizable por su insuficiente resistencia a
la corrosión (Orozco et al., 2007).

Las pérdidas indirectas se estiman que rebasan los costos de las pérdidas directas, como
ejemplo se tiene la interrupción en la producción, el reponer una tubería corroída en una
refinería de petróleo puede costar unos cientos de dólares, pero el paro de producción,
como consecuencia de la avería de la tubería tiene un costo mucho mayor. De igual manera
el paro de una central de energía para cambiar una caldera de vapor corroída o los tubos
condensadores puede obligar a un gasto de 10 000 dólares al día para la compra de energía
a otras centrales eléctricas. Otro ejemplo de pérdida directa son las pérdidas de producto, un
ejemplo común es la pérdida de congelante del radiador corroído de un automóvil, las

pérdidas de petróleo, gas o agua que se producen a través de las tuberías corroídas, hasta
localizar la avería y hacer la reparación (Orozco et al., 2007).

Otro ejemplo de pérdida indirecta se da cuando una pequeña cantidad de metal, debida por
la ligera corrosión de una tubería o de una instalación puede contaminar todo el producto.
Ejemplo de ello es la producción del jabón, en la que las sales de cobre aceleran el proceso
de arranciamiento de los jabones y acortan el tiempo que pueden permanecer almacenados

(Orozco et al., 2007).

2.4.3. Teoría de la Corrosión Electroquímica

2.4.3.1.Oxidación y Reducción
La corrosión electroquímica ocurre en soluciones acuosas, en la atmósfera y en el suelo. La
reacción de la corrosión es invariablemente la reacción anódica ó reacción de oxidación, en
la cual un metal se disuelve mientras libera electrones como iones, por ejemplo:

Fe Fe 2+ + 2e-

o es convertido a un compuesto sólido, tal como:

2Al + 3H2O Al2O3 + 6H+ + 6e-

Sin embargo, estas reacciones proceden continuamente sólo si los electrones liberados son
eliminados por una reacción catódica o anódica, como en la formación del hidrógeno.

2H+ + 2e- H2

La cual procede en soluciones acuosas, o por reducción del oxígeno:

O2 + 2H2O + 4e- 4OH

La cual ocurre en soluciones neutras.

El sitio donde el metal se oxida, se llama ánodo, el sitio donde un componente del medio
se reduce, se llama cátodo. (During, 1997)

2.4.3.2.Polarización
Si en la reacción electroquímica, uno de los electrodos se bloquea por la acumulación de los
productos de reacción, se produce un estado de polarización y el proceso de corrosión de
detiene. La corrosión se reanudará después de la despolarización del ánodo o cátodo.

La deposición de productos de corrosión sobre el ánodo, es por ejemplo el óxido ferroso.
Esta capa puede arrastrase o disolverse por un fuerte flujo o reducirse por el cambio de pH,
lo cual se conoce como: despolarización

En la formación del gas hidrógeno en el cátodo en un medio ácido, el suministro de
oxígeno remueve la película de hidrógeno por reacción con el agua. Aquí también, el flujo
puede arrastrar las burbujas de hidrógeno: despolarización.

2.4.3.3.Velocidad de Corrosión
Un factor determinante en la aparición de la corrosión es la velocidad de corrosión. En las
reacciones electroquímicas, la velocidad de corrosión generalmente se expresa por medio
de la Ley de Faraday, como una densidad de corriente Icorrt.

Icorrt = nFw
M
Donde:
Icorr = densidad de corriente se expresa en amperes,
t = tiempo en segundos en el cual ha fluido la corriente
nF = número de coulombs (C) requeridos para convertir 1mol de metal a un producto de
corrosión.

n = es el número de electrones que participan en la reacción de disociación del metal.
F = constante de Faraday (96480 C/mol)
M = peso molecular del metal en gramos
w = masa del metal corroído en gramos

La velocidad de reacción depende de varios factores, tales como: la naturaleza de las
reacciones precedentes, la concentración y suministro de los reactivos y la formación de los
productos de corrosión. La velocidad de corrosión, se representa en diagramas de
polarización, en los cuales las densidades de corriente de las reacciones se grafican contra
el potencial.

En Ecorr: Iox = Ired
Iox + Ired = 0
Icorr + Iox = Ired

Donde Ecorr es el potencial de corrosión
Iox = es la corrientes de oxidación
Ired = es la corriente de reducción
Icorr = es la corriente de corrosión

Debido a que el flujo de corriente neto es cero, la corriente de corrosión no pude medirse
directamente.

Si el electrodo corroído sale fuera del estado de equilibrio, empezará a fluir una corriente
neta. Utilizando un potenciostato, se puede alcanzar determinar el potencial y la densidad
de corriente asociada a un electrodo. El sistema de dos electrodos utilizado para el potencial
de corrosión se amplia a un sistema de tres electrodos. El tercer electrodo necesita permitir
el paso de la corriente a través del electrodo que vaya a corroerse. De esta forma se
establece una relación potencial/corriente, a lo cual se le conoce como curva de
polarización o curva I/E (During, 1997).

2.4.4. Tipos de Corrosión
La clasificación de la corrosión electroquímica es de alguna forma arbitraria. La
clasificación más común de acuerdo a Fontana y Green se deriva en ocho formas:
1. Corrosión uniforme o general
2. Corrosión galvánica o bimetálica
3. Corrosión por grietas
4. Corrosión por picadura
5. Corrosión Intergranular
6. Corrosión lixiviación
7. Corrosión por impacto (corrosión por erosión, pinzamiento, corrosión por
cavitación y corrosión por desgaste)
8. Corrosión por estrés (incluye la corrosión por fatiga)

1. Corrosión Uniforme
La corrosión uniforme, se conoce también como corrosión general y toma lugar sobre toda
la superficie del metal. Esto debido a las reacciones anódica y catódica que son
uniformemente divididas sobre la superficie (Fig. 10).

Fig.10 Corrosión uniforme (During, 1997).

Corrosión Localizada
En la corrosión localizada, el ataque está más ubicado. La esencia de la corrosión localizada
es que fija sitios anódicos sobre la superficie que pueden ser indicativos del lugar donde la

reacción de oxidación domina, rodeada de una zona catódica, donde la reacción de
reducción toma lugar (Fig. 11).

Fig. 11 Diferencia entre corrosión uniforme (A) y localizada (B) (During, 1997).

2. Corrosión Galvánica
La unión de dos metales con potenciales diferentes en una solución electrolítica conductora
da como resultado un ataque acelerado al metal anódico y reduce el ataque al metal
catódico. Esta forma de corrosión galvánica se conoce como corrosión de contacto o
bimetálica.

En la corrosión galvánica, toda la superficie del metal se vuelve anódica debido al contacto
con otro metal más noble. En el ánodo (el metal no-noble) se lleva a cabo la reacción de
metal bivalente M:

M M2+ + 2 e-

En el cátodo (metal noble) en un medio aireado, neutro o alcalino, la reducción del oxígeno
toma lugar de acuerdo a la siguiente reacción:

O2 + 2 H2O + 2 e- 2 OH-

En ciertos casos, especialmente en medios ácidos o en la ausencia de oxígeno, la reacción
catódica puede continuar, liberando hidrógeno:

2 H3O+ + 2 e- 2 H2O + H2

o, en unmedio neutro:

2 H2O+ + 2 e- 2 OH- + H2

La combinación de dos metales creará un potencial. El metal noble, con el potencial de
corrosión más negativo, guiará a una velocidad de corrosión más alta en el metal activo (el
menos noble) Fig.12.

Fig. 12 Corrosión galvánica o bimetálica (During, 1997).

3. Corrosión por grietas:
La corrosión por grietas es una forma de corrosión en la cual los metales activos-pasivos
son particularmente sensibles. La corrosión por grietas puede ocurrir por debajo de
productos de corrosión y otros depósitos, cuando ocurre este fenómeno se le conoce como
corrosión bajo depósito. La presencia de los iones cloruros es apropiada para la corrosión
por grietas. La grieta debe estar suficientemente ancha para admitir humedad y
suficientemente angosta para asegurar un medio estable: Fig. 13.

Fig. 13 Fase inicial (A) y final (B) de la corrosión por grietas (During, 1997).

Se toman como ejemplo dos placas de metal (M), las cuales se remachan juntas y se
colocan en agua de mar aireada (pH=7).

La serie de reacciones consiste en la disolución del metal M y la reducción del oxígeno a
iones hidróxido da como resultado el siguiente mecanismo de reacciones:

Oxidación:
M M+ + e-
Reducción:
O2 + 2 H2O + 4 e- 4 OH-

Inicialmente, estas reacciones ocurren sobre toda la superficie, también dentro de la grieta.
Después de algún tiempo, el oxígeno dentro de la grieta se habrá consumido debido a la
ausencia de flujo. El proceso de disolución del metal M, sin embargo, continua dentro de la
grieta. Esto resulta en una solución cargada positivamente, a través de la cual los iones del
cloruro migran dentro de la grieta.

La concentración del cloruro de metal dentro de la grieta se incrementa. Estos cloruros de
metal se hidrolizan en el agua y forman como producto un hidróxido insoluble y un ácido:
A B

M+ Cl- + H2O MOH  + H+ Cl-

4. Corrosión por Picadura
La corrosión por picadura es una forma peligrosa de corrosión localizada, capaz de causar
hoyos. La corrosión por picadura es difícil de observar debido a los pequeños diámetro de
las picaduras y también debido a que son por lo regular cubiertas por los productos de
corrosión (Fig. 14).

Fig. 14 Corrosión por picadura (During, 1997).

Existen dos tipos de corrosión por picadura que pueden distinguirse, llamados:
-Picadura causada por haluros (generalmente picaduras de cloro en el acero inoxidable) y
-Picadura de acero al bajo carbón causada por el ataque del oxígeno.

La corrosión por picadura causada por el cloro es un proceso auto catalítico. Dentro de la
picadura, el metal M se disuelve permitiendo a los iones cloruro migrar a la carga positiva
de la grieta. El cloruro de metal resultante se hidroliza y forma un hidróxido insoluble y
ácido clorhídrico. Fuera de la grieta, el oxígeno reacciona para hidroxilarse, estas
reacciones son las mismas que se llevan a cabo en la corrosión por grietas. La corrosión por
grietas es una forma especial de picadura.

El medio que contiene cloruro tiene un gran efecto de picadura. Especialmente el acero
inoxidable y otros metales pasivos tales como el níquel, el titanio y el aluminio son
sensibles a la corrosión por picadura debido a los iones haluros. Los iones penetran dentro

de la piel protectora de óxido e impiden la recuperación de los sitios dañados en la zona
atacada.

El mecanismo del ataque del oxígeno al acero al bajo carbón se da por las pequeñas
diferencias en la estructura en la superficie del acero, debidas a las pequeñas cantidades de
carbón, tratamiento de calor o deformación mecánica. Estas diferencias permiten la
formación de pequeños sitios anódicos y catódicos que producen una corrosión uniforme.
En un medio neutro a ligeramente alcalino rico en oxígeno, pueden ocurrir las siguientes
reacciones:

En el ánodo,
Oxidación:
Fe Fe2+ + 2 e-
En el cátodo,
La formación de hidrógeno:
H+ + e- H

Despolarización:
H + H + ½ O2 H2O

Reducción de oxígeno:
½ O2 + H2O + 2 e- 2 OH

La formación del hidróxido sobre toda la superficie del acero:

Fe2+ + 2OH- Fe(OH)2

Una oxidación adicional:

2 Fe(OH)2 + ½ O2 + H2O 2Fe(OH)3

2 Fe(OH)3 puede reaccionar y dar como resultado Fe2O3.

5. Corrosión Intergranular
Todos los metales están construidos de pequeños cristales o granos, la superficie de un
grano está a otra superficie de grano y de ahí que se forman fronteras de grano. Bajo ciertas
condiciones, pequeñas áreas cerca de las fronteras de grano pueden volverse más reactivas
(debido a que son más anódicas) que la mayoría de los granos.

La corrosión puede penetrar el metal vía las fronteras de grano, por lo cual se le conoce
como corrosión intergranular (o intercristalina). La corrosión intergranular puede disminuir
la solidez de las construcciones, por la formación de una estructura en la cual los granos
han desaparecido (Fig. 15).

Fig. 15 Corrosión intergranular (During, 1997)

6. Lixiviación selectiva
En este tipo de corrosión se elimina un elemento en particular de una aleación debido a la
aparición de la corrosión. En muchos casos, la corrosión no es visible, aunque puede ocurrir
la perforación o fractura debido a la reducción de fuerza. En este proceso, el componente
más activo de una aleación entrará selectivamente dentro de la solución, mientras que el
metal noble permanecerá como un poro y una masa mecánicamente débil (Fig. 16).

Fig. 16 Corrosión por lixiviación (During, 1997).

El ejemplo mejor conocido es la deszinficación del latón, la cual ocurre especialmente bajo
depósitos de suciedad. Hay dos formas de deszinficación: 1) uniforme (deszinficación tipo-
capa) y 2) localizada (deszinficación tipo-tapón). La última de éstas es la más severa.

7. Corrosión por Impacto
Hay diferentes formas de corrosión por impacto: corrosión por erosión, corrosión por
pinzamiento, corrosión por cavitación y corrosión desgaste.

a) Corrosión por erosión
La corrosión por erosión consiste en la aceleración ó incremento en el ataque a un metal por
diferencias en la velocidad de un fluido corrosivo y la superficie del metal. La corrosión por
erosión resulta de una turbulencia violenta en un sitio en particular debido a una alteración
en el flujo patrón.

El metal se elimina de la superficie en forma de iones disueltos o productos de corrosión
dimensionalmente estables. La corrosión por erosión puede ocurrir fácilmente en el caso de
metales suaves o donde la capa de protección de la capa de protección ha sido dañada. La
corrosión por erosión ocurre en forma de corrosión general intensificada. Las partículas
solidas ó burbujas de aire en los líquidos son particularmente destructivas en el proceso de
corrosión-erosión.

b) Corrosión por pinzamiento
Este tipo de corrosión puede ocurrir cuando el vapor húmedo cambia de dirección. El
impacto de las gotas de agua causa una corrosión de erosión severa en forma de picaduras.

c) Corrosión por cavitación
Este tipo de corrosión se debe a la formación e implosión de burbujas de gas de un líquido
cercano a la superficie del metal. Este puede dañar una película protectora, guiando el
ataque a la superficie del metal.

d) Corrosión por desgaste
Este tipo de corrosión ocurre cuando dos superficies se encuentran en mutuo contacto, las
cuales son sometidas a pequeños movimientos periódicos. Esto manifiesta por sí mismo
picaduras alrededor. Existen dos teorías sobre el mecanismo de corrosión por desgaste. La
primera teoría, supone la formación de micro soldaduras en los puntos de contacto, en las
cuales, las vibraciones causan